“軍事醫學(xué)電子工程”的若干分析方向與發(fā)展

關(guān)鍵字： 研究方向

現代戰爭特點(diǎn)和模式的發(fā)展與變化，使軍事醫學(xué)中高技術(shù)含量不斷加大，大量的高新技術(shù)，特別是現代電子技術(shù)應用到軍事醫學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)并支持著(zhù)軍事醫學(xué)的發(fā)展，滿(mǎn)足和適應著(zhù)各種新的衛勤保障需要.之所以形成“軍事醫學(xué)電子工程”這一新興學(xué)科分支，是因為其不僅是電子技術(shù)與醫學(xué)的交叉，而且是與軍事醫學(xué)的交叉，它所服務(wù)的對象，應用的領(lǐng)域和環(huán)境都具有特殊性.“軍事醫學(xué)電子工程”以傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現代通信技術(shù)等為其主要技術(shù)支柱，應用到戰時(shí)的傷員生理監測、急救、監護、檢驗、核生化偵檢、衛勤信息指揮系統等各個(gè)方面，下面以這些技術(shù)為主要線(xiàn)索分類(lèi)，討論其在“軍事醫學(xué)電子工程”的幾個(gè)主要領(lǐng)域中的應用研究方向與發(fā)展.

1生物醫學(xué)傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)歷來(lái)都是軍事醫學(xué)電子工程領(lǐng)域研究的前沿，與平常臨床所使用的各種醫用傳感器相比，用于戰場(chǎng)衛生支援的各類(lèi)傳感器有其特殊性，由于它的使用環(huán)境復雜，條件惡劣，運動(dòng)頻繁，所以高可靠、高抗干擾、最大限度降低使用條件要求、非接觸式的生物醫學(xué)傳感器，一直是研究者所追求的目標.各類(lèi)物理、化學(xué)和生物傳感器在軍事醫學(xué)領(lǐng)域都具有廣泛的應用.

物理傳感器在軍事醫學(xué)中’主要用來(lái)監測士兵的生命體征（脈搏、血壓、體溫等）［1］，以準確掌握作戰士兵的生理狀態(tài)，這些指標在臨床上監測雖已非常成熟，但在戰場(chǎng)上長(cháng)期監測運動(dòng)中的士兵，仍需克服一些技術(shù)上的難點(diǎn).首先傳感器與士兵的直接或間接接觸，必須非?？煽?，在不影響戰士作戰的前提下，不能因為脫落或錯位等影響監測效果；其次傳感器必須能適應復雜的環(huán)境條件（高溫、低溫、防水、汗漬、灰塵、電磁干擾等）；再次能提供直接性被監測指標，以減輕后續處理的硬件開(kāi)銷(xiāo).正因為如此，柔性陣列傳感器技術(shù)、非接觸式光電傳感器技術(shù)、智能化、數字化傳感器技術(shù)是人們關(guān)注的焦點(diǎn).如美軍使用高靈敏度震動(dòng)傳感器，獲取心跳引起的微弱振動(dòng)，從而提取心率指標，以從戰場(chǎng)上大量的傷亡戰士中探測存活者.其“生命支持及后送系統”（LSTAT），使用皮膚傳感器持續監測傷員的各項關(guān)鍵生理指標.美國Adelpih’Md軍事研究實(shí)驗室研制一種簡(jiǎn)單的充滿(mǎn)液體的聲學(xué)傳感器墊，放在傷員的胸部或擔架下層，以監測傷員后送過(guò)程中的呼吸和脈搏［2～3］.

生化傳感器技術(shù)是一項重要的高新技術(shù)，在軍事醫學(xué)中主要用于野戰救治中快速檢驗傷員的生化指標，探測生物和化學(xué)毒劑，是世界各國軍事醫學(xué)領(lǐng)域集中研究的焦點(diǎn)之一.野戰救治的臨床檢驗，追求實(shí)時(shí)、快速，同時(shí)對檢驗設備要求小巧、靈活、方便.因此’一些平時(shí)臨床檢驗的方法和設備，在野戰時(shí)顯得不能適應，這就對生物傳感器提出了更高的要求.酶傳感器作為生物傳感器的先驅?zhuān)l(fā)展到現在的光尋址電位傳感器（LAPS），生物傳感器繼續向微型化、多參數、可重復使用、可重復生產(chǎn)的方向發(fā)展.在生化戰劑偵檢方面，響應時(shí)間比高靈敏度更為重要，是減少傷亡的關(guān)鍵，因此受體生物傳感器是研究重點(diǎn)，抗體光纖生物傳感器，核酸探針生物傳感器，由于對病毒、細菌的高度特異性和核酸探針功能，因此也倍受關(guān)注.美軍佩戴在士兵作戰服上的環(huán)境傳感器，可提高單兵檢測化學(xué)和生物戰劑的能力，同時(shí)可避免中暑、凍傷等環(huán)境條件所致病傷，其LSTAT系統，同樣具備生化戰劑及環(huán)境狀況監測功能，并能及時(shí)調節系統內部空氣，隔離外部環(huán)境，確保傷員安全.美軍研制的各類(lèi)各范圍生化戰劑探測儀，大多采用多路生化傳感器，并配備有生化戰劑圖示及輔助決策系統.

2微電子技術(shù)

本世紀90年代以來(lái)，微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，特別是超大規模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使原來(lái)需幾塊，甚至幾十塊集成電路芯片來(lái)共同完成某項功能的系統，只需一塊微小芯片即可完成，從而大大縮小了系統的體積、降低了功耗、提高了系統的可靠性.這正是軍事醫學(xué)領(lǐng)域中，野戰醫用電子裝備所追求的目標，由于戰時(shí)和戰場(chǎng)的特殊性，野戰醫用電子裝備追求微型化、智能化，又由于整體的較強的衛生力量，難以靠近前沿，因此前線(xiàn)的戰傷救治，大多以單兵自救和互救來(lái)完成，這就需要研制一些能單兵使用的電子衛生裝備.因此縮小體積、降低功耗，是該領(lǐng)域的科研人員永無(wú)止境的追求.

選用市場(chǎng)上的大規模集成電路，經(jīng)系統優(yōu)化設計，研制野戰醫用電子裝備，仍是投資少、周期短、深受歡迎的一種方式.專(zhuān)用集成電路（ASIC）技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用，使研制者能夠自己設計，并制作某種專(zhuān)用集成電路，從而使以前需一臺整機所完成的功能，現在只需一塊芯片即可完成，因而倍受關(guān)注.集機、電、磁、光、化學(xué)、計算機、傳感器與信息處理一體化的微型電子機械系統（MEMS），是當今世界普遍關(guān)心的技術(shù)之一，它集微型化與智能化于一體，可將一臺復雜的野戰醫用電子裝備，制作成一個(gè)香煙盒、一塊軍表、甚至一支鋼筆大小.

美軍利用微電子技術(shù)研制的微型血樣分析器，可在戰爭條件下即刻進(jìn)行血液分析，其體積小于小巧的女用手持電話(huà)；心電圖機體積小于巧克力盒；配戴于手腕或手指上的脈搏監測儀，像平裝書(shū)一樣大小的自動(dòng)去顫器；輕便數字X線(xiàn)機，可用于戰場(chǎng)查明肌肉、骨骼、神經(jīng)、血管等損傷情況；小型B超，以及正在研制的手持磁共振成像掃描儀等；都大量的采用了微電子技術(shù)和MEMS技術(shù)［4’5］.

3野戰醫用計算機技術(shù)

計算機技術(shù)作為現代高新技術(shù)的一種標志，也迅速滲透到衛勤保障的各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節，它主要體現在衛勤指揮自動(dòng)化系統和各類(lèi)野戰醫用電子裝備這兩個(gè)大的方面，前者以臺式機和便攜機為主要形式，后者以手持機或單片機為主要形式.

以計算機網(wǎng)絡(luò )為主要技術(shù)特征的衛勤指揮自動(dòng)化系統，是保障應付突發(fā)軍事行動(dòng)衛勤保障的重要支撐條件，它負責提供可靠的飲食、飲水保障方案；血液及血制品、戰救藥品藥材保障方案；傷員后送方案；可動(dòng)用潛在衛生資源方案；戰救衛生資源配備與藥材流動(dòng)協(xié)調等.齊全的各類(lèi)醫學(xué)、衛生資源多媒體數據庫的建立，各種大型輔助分析、處理、決策軟件是研究的主要內容和方向.美軍已經(jīng)建立了衛勤C3I系統，醫療后送質(zhì)量評估系統，自動(dòng)救護質(zhì)量評價(jià)系統，戰區衛生資源管理系統，戰場(chǎng)急救、藥房及牙科專(zhuān)家系統，核生化（NBC）信息系統等［6］，丹麥也研制出NBC預警計算機系統. 各類(lèi)微控制器（單片機）是智能野戰醫用電子裝備的處理中心，該項技術(shù)的使用，使裝備的智能化程度大大提高，現代單片機功能齊全，幾乎不需外圍配置.利用單片機技術(shù)，自動(dòng)監測士兵的生理狀況，自動(dòng)請求救援，為傷員提供早期自救方案指導以及進(jìn)一步的緊急救護措施，研制可用于醫療信息支援、可用于遠程醫療系統的前端接口的手持計算機設備等，是當前各軍衛生部隊的主要研究?jì)热?

美軍研制的單兵計算機裝備，是一個(gè)功能卓越的“電子醫生”，士兵負傷后，它不但能夠求救，而且能為士兵提供救護指導方案，還能自動(dòng)接通基地大型計算機的專(zhuān)家系統及醫學(xué)信息庫，為傷員提供更可靠的救護服務(wù)［7］.其為戰地軍醫研制的手持計算機設備，可使軍醫通過(guò)戰術(shù)互連網(wǎng)絡(luò )或醫療通信接口實(shí)時(shí)了解戰地情況，可與其他野戰衛生單位取得聯(lián)系，可提供全球定位導航幫助，可與美軍各兵種配備的多技術(shù)自動(dòng)閱讀卡和新的數字化醫療鑒定卡等兼容使用，可采集戰傷信息，實(shí)現戰傷電子病歷，可提供遠程醫療服務(wù)［8］.

4戰時(shí)醫療通信技術(shù)

現代通信技術(shù)，歷來(lái)是軍事領(lǐng)域爭奪的前沿，現代高技術(shù)戰爭的衛勤保障特點(diǎn)，迅速將通信技術(shù)推向戰場(chǎng)醫療救護，特別是最近幾年戰場(chǎng)醫療通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，其主要體現在衛勤指揮管理通信系統，尋找、發(fā)現傷員的全球定位系統，遠程醫療通信系統，醫療信息系統等.研制能與軍事通信網(wǎng)接口，以獲得資源共享的野戰電子衛生裝備，獨立機動(dòng)醫療通信系統，遠程醫療的前端裝備，全程醫療信息的獲取、輸送設備等是主要研制內容和方向.

美軍的佩帶在士兵身上的個(gè)人狀態(tài)監視器，具有定位接收和無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能，它能進(jìn)入全球衛星定位系統和軍用高級無(wú)線(xiàn)電話(huà)（寬頻密碼分隔多路進(jìn)入系統）系統，以監測尋找傷員位置，遙測傷員的生命特征［9’10］.他們研制的戰地遠程醫療系統，主要由數字化野戰醫院承擔，它包括佩戴于戰場(chǎng)醫生激光防護眼鏡上的視頻器、以及喉頭送話(huà)器、微型耳機和膝上型計算機，通過(guò)寬頻密碼分隔多路進(jìn)入系統與單道視頻和雙道音頻數據通信相連接，后方醫生或醫學(xué)專(zhuān)家通過(guò)這一系統能隨時(shí)對戰場(chǎng)救治工作實(shí)施指導，包括觀(guān)察戰場(chǎng)搶救過(guò)程和傷員后送途中的進(jìn)一步治療.美軍建立的醫療信息系統，與全球遠距離通信網(wǎng)相聯(lián)接，它使醫療信息不間斷地投送到傷員救治的所有階梯，它通過(guò)戰傷電子病歷等，從前方戰場(chǎng)到后方醫療基地，連續、迅速的獲取、分發(fā)、輸送醫療信息（傷情、化驗報告、放射和病理影像等），并將其存于多媒體數據庫，醫療人員可隨時(shí)通過(guò)通信系統調用［11’12］.

5其它

這里值得一提的是激光技術(shù)在“軍事醫學(xué)電子工程”領(lǐng)域中的應用與發(fā)展，在生化戰劑偵檢方面，無(wú)源激光、紫外激光、紅外激光都起著(zhù)重要作用，激光雷達在大、中、小范圍內的生化戰劑檢測方面，取得了成功的應用.美軍《陸軍》雜志1997年3月刊報道，美軍利用紅外激光將名為“埃拉斯汀”（ELASTIN）的一種動(dòng)物組織產(chǎn)品“焊接”到人體傷口上，“埃拉斯汀”在激光的作用下可以很快的堵在傷口上，甚至可轉變?yōu)槭軅麢C體組織的替代物，從而達到迅速閉合傷口的目的.

6結束語(yǔ)

“軍事醫學(xué)電子工程”是生物醫學(xué)工程與軍事醫學(xué)相結合的產(chǎn)物，同樣以通用技術(shù)作為其主要技術(shù)支持，緊緊抓住戰場(chǎng)這個(gè)特殊環(huán)境，以及戰傷救護的主要特點(diǎn)，以微型化、智能化、數字化、高可靠性等為共同的追求目標，從而形成該學(xué)科的主要技術(shù)特征.另外，傳統的衛勤保障在技術(shù)上主要以機械、電氣為主要手段，突出“裝備”，而現代的衛勤保障在技術(shù)上不但以電子為主要手段，而且在“裝備”研制的基礎上，“系統”的建立與方法越來(lái)越重要，而支持系統工作的是現代通信技術(shù)、計算機技術(shù).這種技術(shù)特征的轉移，必須引起每個(gè)從事該領(lǐng)域工作的同仁們的高度重視.